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이 글의 목적은 유해화학물질 및 위험물 저장탱크 주변 방류벽(방유제)의 용량을 법·기준에 적합하게 산정하는 표준 절차와 계산식을 제시하여 현장에서 바로 적용할 수 있도록 돕는 것이다.
1. 방류벽 용량 산정의 기본 개념
방류벽(방유제)은 저장탱크 누출 시 액체가 외부로 유출되는 것을 차단하여 시설 외부 및 환경으로의 피해를 최소화하기 위한 2차 방호시설이다. 용량 산정의 핵심은 “최대 사고 시나리오에서 유출되는 액체를 방유제 내부가 안전하게 수용할 수 있는가”를 정량적으로 확인하는 데 있다.
국내 일반 원칙
- 단일 저장탱크를 두른 방류벽의 유효용량은 해당 탱크 용량의 110% 이상으로 한다.
- 2기 이상 저장탱크를 하나의 방류벽으로 둘렀을 경우 방류벽의 유효용량은 그 안의 저장탱크 중 최대 용량 탱크의 110% 이상이 되도록 한다.
- 유효용량 산정 시 방유제 내 기타 설비의 체적과 다른 탱크의 방유제 높이 이하 부분 체적, 칸막이 둑, 배관 등 장애물 체적은 차감한다.
- 방유제 높이는 일반적으로 0.5 m 이상으로 계획하며, 구조적 안전과 내식성을 확보한다.
운영상의 안전 여유를 확보하기 위해 우수(빗물) 유입, 포말·소화수, 열팽창 등도 고려하여 설계하는 것이 바람직하다. 특히 옥외 설치의 경우 강우 유입이 빈번하므로 배수밸브, 오일-워터 인터셉터, 자동·수동 배수 운영절차를 함께 수립한다.
2. 용어와 기호 정의
- Vreq: 요구 유효용량(방유제가 수용해야 하는 액체 체적, m³)
- Vmax: 방유제 내 저장탱크 중 최대 용량 탱크의 내용적(운영상 최대 저장량 기준이 아닌 탱크 명목용량 또는 규정상 정의된 용량, m³)
- Ad: 방유제 바닥 유효 면적(탱크 저면 투영면 포함 또는 제외는 일관성 있게 적용, m²)
- H: 방유제 내부 유효 높이(설계 최저부~월류 상단까지, m)
- Vobs: 방유제 내 장애물 체적 합계(다른 탱크의 H 이하 체적, 기초·설비·배관·칸막이 둑 체적, m³)
- Vrain: 강우 유입 체적(필요 시 고려, m³)
- SF: 안전여유계수(필요 시 1.05~1.20 등 프로젝트 기준에 따름)
3. 기본 요구용량 산정식
다탱크 방유제 기준을 포함하는 실무형 식을 아래와 같이 제시한다.
요구 유효용량
Vreq = 1.10 × Vmax + Vrain (필요 시)
실제 방유제의 유효용량 Veff는 다음과 같다.
Veff = Ad × H − Vobs
설계 적합 조건은 Veff ≥ Vreq × SF 이다.
여기서 Vobs는 다음 항목의 합으로 보수적으로 산정한다.
- 최대 용량 탱크 외의 다른 탱크가 H 이하에 차지하는 체적
- 펌프, 배관 런, 구조물 기초, 지지대 등 H 이상까지 존재하는 체적
- 방유제 내부 칸막이 둑 체적
4. 방유제 기하학적 용적 계산
방유제의 평면 형상과 단면 형상에 따른 기본 체적식은 다음과 같다.
| 형상 | 평면면적 Ad 산정 | 유효용량 Veff 기본식 | 비고 |
|---|---|---|---|
| 직사각형 | 길이 L × 폭 W | L × W × H − Vobs | 일반적 형상 |
| 원형 | π × (D²/4) | π × (D²/4) × H − Vobs | 원형 탱크 단독 적용 |
| 부정형 | 다각형 분할 합산 또는 CAD/측량 데이터로 산정 | Ad × H − Vobs | 현장 실측 권장 |
지반 경사로 인해 H가 일정하지 않다면 최저부 기준 Hmin을 적용하거나 등가 체적으로 환산하여 보수적으로 평가한다.
5. 장애물 체적 Vobs 산출
다음 순서로 산출한다.
- 방유제 내부의 각 저장탱크에 대해 방유제 높이 H 이하 체적을 산출한다. 원통형 탱크는 반지름 r, 액높이 h=H일 때 체적 V=πr²h로 단순화한다. 콘형 바닥, 지붕 공간 등은 설계도서에 따른다.
- 펌프 베이스, 배관 트렌치, 지지구조 등 설치물의 방유제 바닥면에서 H까지의 체적을 산정한다. 복잡한 형상은 직육면체·원기둥 분할로 근사한다.
- 칸막이 둑(내부 제방)이 있을 경우 제방 단면적×길이로 체적을 구한다.
- 위 항목의 체적을 모두 합산하여 Vobs로 한다.
6. 강우 유입 Vrain 고려
법규에 따라 필수 항목은 아닐 수 있으나 옥외 저장시설의 안전운영을 위해 설계강우를 고려한 여유고를 반영하는 것이 합리적이다. 보수적 접근은 다음과 같다.
- 선정 강우량 R(mm) × 유효 집수면적 Ac(m²) × 10−3 = Vrain(m³)로 산정한다.
- Ac는 방유제 상부 개방 면적에 구조물 투영면을 더하거나 프로젝트 기준에 따른다.
- 배수밸브 운영으로 상시 수위를 낮게 유지한다면 설계시 Vrain을 0으로 두고 운영절차로 관리할 수도 있다. 단, 밸브는 평상시 폐쇄 상태를 기본으로 하고 배수 전 육안 확인 절차를 수립한다.
7. 단계별 계산 절차(Checklist)
- 기준 확인: 적용 법령·고시·지침을 확인하고 110% 규정, 방유제 높이, 구조, 이격거리 기준을 정리한다.
- 기초 데이터 수집: 탱크별 용량, 외경·높이, 위치도, 방유제 평면 치수(L, W, D), 계획 높이 H, 내부 구조물 목록을 확보한다.
- 요구용량 계산: Vreq=1.10×Vmax+(필요 시 Vrain)을 계산한다.
- 유효용량 계산: Veff=Ad×H−Vobs를 계산한다.
- 적합성 판정: Veff ≥ Vreq×SF 여부를 확인한다.
- 개선안 도출: 미달 시 H 증대, 평면 확장, 내부 장애물 재배치·상향 설치, 칸막이 둑 최적화, 배수·감시체계 강화 등을 검토한다.
- 운영절차 수립: 평시 배수관리, 강우 시 대응, 오염수 유출 차단 및 회수, 정기점검 항목을 문서화한다.
8. 수치 예제 1: 직사각형 방유제, 2기 탱크
조건
- 탱크 T1: 원통형, 용량 300 m³
- 탱크 T2: 원통형, 용량 120 m³
- 방유제 내 평면 치수 L×W=18 m×12 m, 계획 높이 H=0.9 m
- 장애물: 펌프 베이스 2기(각 1.5 m×0.8 m×0.5 m), 배관 런(직육면체 환산 1.2 m³)
- 강우 고려 생략(Vrain=0)
- 안전여유계수 SF=1.05
계산
- 요구용량: Vreq=1.10×Vmax=1.10×300=330 m³
- 장애물 체적: 펌프 베이스 체적 1기는 1.5×0.8×0.5=0.6 m³, 2기 합 1.2 m³, 배관 1.2 m³ → Vobs=2.4 m³
다른 탱크(T2)의 H 이하 체적은 보수적으로 전체 용적 120 m³ 중 H에 해당하는 부분만 고려한다. 탱크 높이를 6 m로 가정하면 H=0.9 m에서 비례 체적 약 120×(0.9/6)=18 m³ → Vobs=2.4+18=20.4 m³ - 유효용량: Veff=Ad×H−Vobs=(18×12)×0.9−20.4=194.4−20.4=174.0 m³
- 판정: 174.0 m³ ≥ 330×1.05=346.5 m³가 아니므로 미달이다.
개선안
- H를 0.9→2.0 m로 높이면 Veff=(18×12)×2.0−20.4=432−20.4=411.6 m³ → 411.6 ≥ 346.5 충족.
- 또는 방유제 평면을 22 m×14 m로 확대하고 H=1.2 m로 계획하면 Veff=(22×14)×1.2−20.4=369.6−20.4=349.2 m³ → 경계 충족.
9. 수치 예제 2: 강우 유입 고려, 1기 탱크
조건
- 탱크 T1: 500 m³
- 원형 방유제: 직경 D=20 m, H=1.0 m
- 설계강우 R=80 mm, 유효 집수면적 Ac=원형 개구면적과 동일
- 장애물 없음, SF=1.10
계산
- 요구용량: Vreq=1.10×500=550 m³
- 강우 체적: Ac=π×(D²/4)=π×(400/4)=π×100≈314.16 m², Vrain=0.08 m×314.16≈25.13 m³ → Vreq=550+25.13=575.13 m³
- 유효용량: Veff=Ad×H=314.16×1.0=314.16 m³
- 판정: 314.16 ≥ 575.13×1.10=632.64 m³가 아니므로 미달이다.
개선안
- H를 1.0→2.2 m로 상향하면 Veff=314.16×2.2≈691.15 m³ → 충족.
- 혹은 D를 26 m로 확대하고 H=1.5 m로 계획하면 Ad=π×(676/4)=π×169≈530.93 m², Veff=796.40 m³ → 충족.
- 또는 배수·집수 시스템을 도입하여 설계 상 Vrain을 운영절차로 상쇄하고 SF를 유지하는 방안도 검토한다.
10. 실무 체크포인트
- 용량 정의: “탱크 용량”의 기준이 명목용량인지 내용적(헤드스페이스 제외)인지 프로젝트 기준서·법규 정의를 확인한다.
- 탱크 높이 반영: 다탱크 방유제에서 다른 탱크의 H 이하 체적은 반드시 차감한다.
- 방유제 높이: 최소 높이 기준과 구조적 안전(토압·액압, 지반지지력, 내진)을 검토한다.
- 배수 밸브 관리: 평상시 폐쇄, 배수 전 시각·후각 확인, 오염수 처리계획을 운영절차로 명기한다.
- 우수·소화수: 지역 기상, 소화설비 방사량, 폼 팽창배수 등을 감안하여 여유고를 둔다.
- 칸막이 둑: 구획별 유출 격리를 위해 내부 제방을 설치하되, 제방 체적이 유효용량을 감소시키므로 균형 설계가 필요하다.
- 내식·방수: 라이닝, 콘크리트 방수, 침투 차단재 등으로 누액 장기 체류에 대비한다.
- 점검: 균열, 침하, 배수밸브 누설, 슬러지·침적물, 잡초·폐기물 적치 여부를 정기 점검표로 관리한다.
11. 간편 계산표(설계 초안용)
| 항목 | 기호 | 계산식 | 단위 | 메모 |
|---|---|---|---|---|
| 최대 탱크 용량 | Vmax | 도면·사양서 | m³ | 명목 또는 규정 용량 |
| 요구 용량 | Vreq | 1.10×Vmax (+ Vrain) | m³ | 강우 포함 시 더 안전 |
| 방유제 면적 | Ad | L×W 또는 πD²/4 | m² | 부정형은 분할 합산 |
| 설계 높이 | H | 도면치 | m | 최저부 기준 |
| 장애물 체적 합 | Vobs | 합산 | m³ | 다른 탱크 H 이하 포함 |
| 유효용량 | Veff | Ad×H−Vobs | m³ | 적합성 판정용 |
| 적합성 판정 | — | Veff ≥ Vreq×SF | — | SF는 기준서 따름 |
12. 체크리스트 기반 검토 양식
| 검토 항목 | 기준 | 확인값 | 적합/조치 |
|---|---|---|---|
| 최대 탱크 110% 이상 확보 | Veff ≥ 1.10×Vmax | ||
| 다른 탱크 H 이하 체적 차감 | Vobs 반영 | ||
| 장애물 체적 차감 | 베이스·배관·제방 체적 반영 | ||
| 강우·소화수 고려 | Vrain 또는 운영절차 | ||
| 배수밸브 운영절차 | 평상시 폐쇄·배수 전 확인 | ||
| 방유제 구조·내식성 | 균열·침하·라이닝 상태 | ||
| 이격거리·출입성 | 점검·비상대피 동선 확보 |
13. 설계·운영 팁
- 보수적 수치: 초기 기본설계에서는 강우·폼 유입을 포함해 여유고를 확보하고, 상세설계에서 배수·감시 시스템을 반영해 최적화한다.
- 모델링: 부정형 방유제는 CAD·BIM으로 정확한 Ad와 Vobs를 산정한다.
- 상시 모니터링: 수위센서·CCTV·유분감지기와 연동하여 비정상 수위 급상승 시 경보를 발령한다.
- 점검주기: 우기 전후, 동결·융해기에는 균열과 누수, 밸브 작동성을 추가 점검한다.
- 증설 대비: 향후 탱크 증설 가능성이 있으면 초기 단계부터 방유제 평면과 구조체 여유를 계획한다.
FAQ
방유제 용량 100%와 110% 중 어느 기준을 적용해야 하나?
국내 실무에서는 일반적으로 최대 탱크 용량의 110%를 최소 기준으로 본다. 프로젝트에 따라 더 높은 여유율을 적용할 수 있다.
강우 고려는 필수인가?
법적 의무 여부는 시설 유형과 적용 규정에 따라 다르다. 옥외 시설 안전 운영을 위해 설계강우 또는 배수운영 절차 중 하나 이상을 반영하는 것이 합리적이다.
다른 탱크 체적을 얼마나 차감해야 하나?
방유제 높이 H 이하에서 실제로 공간을 차지하는 체적을 차감한다. 원통형 탱크는 반지름과 H를 이용해 πr²H로 계산하되 콘바닥 등은 설계도서로 보정한다.
배수밸브를 항상 열어 두면 되지 않나?
평상시 폐쇄가 원칙이다. 개방 배수 시에는 내용물이 비오염수임을 확인하고 절차에 따라 처리해야 한다.
방유제 높이만 키우면 항상 해결되는가?
높이 증대는 유효용량을 늘리지만 내풍·내진, 접근성, 구조 안전을 함께 검토해야 한다. 평면 확장이나 장애물 재배치가 더 효율적일 수 있다.